Định luật Phản xạ Hướng dẫn

Tổng quan

Khi ánh sáng chiếu vào một bề mặt và thay đổi hướng truyền, hiện tượng này được gọi là phản xạ. Chính nhờ sự phản xạ mà chúng ta có thể nhìn thấy mặt trời rực rỡ, cũng như mặt trăng không tự phát sáng và mọi vật xung quanh chúng ta. Thí nghiệm này mô phỏng một bàn quang học. Bằng cách kiểm soát góc tới của chùm tia laser, chúng ta sẽ tổng kết và kiểm chứng các định luật phản xạ: 'ba đường thẳng trên một mặt phẳng, hai đường thẳng ở hai phía đối diện và hai góc bằng nhau'.

Bối cảnh

• Hy Lạp cổ đại: Euclid lần đầu tiên đề xuất định luật phản xạ trong 'Catoptrics', nói rằng góc tới bằng góc phản xạ.
• Thời kỳ hoàng kim Hồi giáo: Alhazen đã nghiên cứu sâu hơn một cách có hệ thống về sự phản xạ và khúc xạ ánh sáng, đặt nền tảng thực nghiệm cho quang học hiện đại.
• Kỷ nguyên hiện đại: Fermat đề xuất 'Nguyên lý Fermat' (ánh sáng đi theo con đường mất ít thời gian nhất), suy ra hoàn hảo định luật phản xạ từ một đỉnh cao lý thuyết.

Khái niệm chính

Công thức và diễn giải

Các bước thí nghiệm

1. 1

   Bật nguồn sáng

   Nhấp vào 'Công tắc Laser' để bật nguồn sáng. Bạn sẽ thấy một chùm tia laser màu đỏ bắn về phía gương phẳng ở phía dưới.
2. 2

   Thay đổi góc tới

   Kéo tay cầm tròn của bút laser. Khi bạn thay đổi vị trí của tia tới, bạn sẽ nhận thấy rằng tia phản xạ cũng dao động đồng bộ.
3. 3

   Quan sát tính đối xứng

   Đánh dấu vào 'Hiển thị góc' và 'Hiển thị pháp tuyến'. Quan sát xem tia tới và tia phản xạ có luôn đối xứng qua đường nét đứt đó (pháp tuyến) hay không.
4. 4

   Tóm tắt dữ liệu

   Thay đổi góc nhiều lần, chẳng hạn như điều chỉnh thành $30^\circ$, $45^\circ$, $60^\circ$. Ghi lại và so sánh các giá trị ở cả hai bên để xác minh xem $r$ có luôn bằng $i$ hay không.

Mục tiêu học tập

• Hiểu vai trò tham chiếu của pháp tuyến trong các thí nghiệm quang học
• Xác nhận rằng góc phản xạ tăng khi góc tới tăng và giá trị của chúng luôn bằng nhau
• Làm rõ rằng tia tới và tia phản xạ nằm ở hai phía đối diện của pháp tuyến
• Nhận ra rằng khi ánh sáng chiếu vuông góc vào bề mặt gương (góc tới là $0^\circ$), tia phản xạ sẽ quay trở lại dọc theo đường ban đầu

Ứng dụng thực tế

• Gương: Sử dụng nguyên lý tạo ảnh bởi gương phẳng để kiểm tra ngoại hình của một người
• Đèn hậu xe đạp: Thành trong bao gồm các gương phẳng nhỏ vuông góc với nhau, sử dụng phản xạ nhiều lần để phản chiếu ánh sáng từ đèn pha ô tô trở lại mắt người lái dọc theo đường ban đầu
• Kính tiềm vọng: Sử dụng hai gương phẳng song song để thay đổi đường đi của ánh sáng, cho phép những người ở dưới nước hoặc trong chiến hào quan sát các tình huống trên mặt đất

Sự hiểu lầm phổ biến

Đọc thêm

• Wikipedia - Phản xạ (Vật lý)